Печать

PDF Скачать статью в pdf.

DOI: 10.15507/2658-4123.035.202503.573-588

EDN: https://elibrary.ru/duhmjd

УДК 621.3

 

Исследование эксплуатационных характеристик фотоэлектрического воздухосборника с ребрами из пеноалюминия

 

Элмнифи Монаем
аспирант кафедры технологий машиностроения Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова (308012, Российская Федерация, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46), преподаватель университета Bright Star (00218, Ливия, Брега, ул. Прибрежная дорога), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4074-1877, Scopus ID: 57218518354, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Дуюн Татьяна Александровна
доктор технических наук, заведующая кафедрой технологий машиностроения Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова (308012, Российская Федерация, г. Белгород, ул. Костюкова, д. 46), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8407-0628, Researcher ID: B­5376­2016, Scopus ID: 6504101719, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Аннотация
Введение. Фотоэлектрические тепловые коллекторы являются перспективной технологией, способной генерировать электроэнергию и рекуперировать тепловую энергию. Однако, как правило, рабочие температуры фотоэлектрических элементов слишком высоки для эффективной работы. Одним из способов решения этой проблемы является использование фазовых материалов и проводящих структур для улучшения терморегулирования и повышения эффективности.
Цель исследования. Целью данной работы является оценка использования ребер из пеноалюминия и фазных материалов для улучшения характеристик фотоэлектрического коллектора с воздушным охлаждением и, что более важно, влияния этих материалов на выход тепла и электричества. Для отвода тепла изготовлен каркас из пеноалюминия, который был размещен на задней части солнечной панели.
Материалы и методы. Испытания проводились как в летних, так и в зимних условиях эксплуатации. Также были проверены рабочие параметры и проведено сравнение с уже имеющимися данными исследований.
Результаты исследования. Результаты показали, что общая производительность фотоэлектрического теплового коллектора варьировалась от 43,07 до 50,35 % летом и от 47,94 до 51,53 % зимой. Эти результаты демонстрируют, что использование ребер из пеноалюминия оказывает значительное влияние на управление температурой и эффективность преобразования энергии по сравнению с обычными фотоэлектрическими тепловыми системами.
Обсуждение и заключение. Данное исследование показывает, что фотоэлектрические тепловоздушные коллекторы с фазированными материалами представляют собой практичный и эффективный подход к использованию возобновляемых источников энергии, обеспечивающий повышенную стабильность работы и увеличение выработки энергии. Исследование также демонстрирует потенциал гибридных фотоэлектрических тепловых систем как платформы для устойчивого развития энергетики.

Ключевые слова: фотоэлектрический тепловой коллектор, разнообразный климат, энергоэффективность, возобновляемые источники энергии

Благодарности: авторы благодарны анонимным рецензентам, объективные замечания которых способствовали повышению качества статьи.

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Элмнифи М., Дуюн Т.А. Исследование эксплуатационных характеристик фотоэлектрического воздухосборника с ребрами из пеноалюминия. Инженерные технологии и системы. 2025;35(3):573–588. https://doi.org/10.15507/2658-4123.035.202503.573-588

Вклад авторов:
М. Элмнифи – формулирование концепции исследования; разработка методологии исследования; осуществление научно­исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: визуализация результатов исследования и полученных данных.
Т. А. Дуюн – формулирование целей и задач исследования; осуществление научно­исследовательского процесса, включая выполнение экспериментов и сбор данных; создание и подготовка рукописи: написание черновика рукописи.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила в редакцию 03.03.2025;
поступила после рецензирования 16.05.2025;
принята к публикации 04.06.2025

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Al-Karboly A.M., Ibrahim A., Fazlizan A., Sopian K., Al-Aasam A.B., Bin Ishak M.A.A., et al. Experimental Evaluation of a Photovoltaic Thermal Collector Using Twisted Tape Absorber with Nano-Enhanced Phase Change Material for Thermal Storage. Journal of Energy Storage. 2025;109:115122. https://doi.org/10.1016/j.est.2024.115122
  2. Majdi H.S., Younis A., Abdullah A.R., Elmnifi M., Habeeb L.J. A Comparative Analysis of the Efficiency of Monocrystalline and Polycrystalline Photovoltaic Modules: CTI-80 and YHM-205-27P. International Journal of Design & Nature and Ecodynamics. 2023;18(4):775–782. https://doi.org/10.18280/ijdne.180403
  3. Huang M.J., Eames P.C., Norton B., Hewitt N.J. Natural Convection in an Internally Finned Phase Change Material Heat Sink for the Thermal Management of Photovoltaic. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2011;95(7):1598–1603. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2011.01.008
  4. Alsaqoor S., Alqatamin A., Alahmer A., Nan Z., Al-Husban Y., Jouhara H. The Impact of Phase Change Material on Photovoltaic Thermal (PVT) Systems: A Numerical Study. International Journal of Thermofluids. 2023;18:100365. https://doi.org/10.1016/j.ijft.2023.100365
  5. Hasan A., Alnoman H., Rashid Y. Impact of Integrated Photovoltaic-Phase Change Material System on Building Energy Efficiency in Hot Climate. Energy and Buildings. 2015;130:495–505. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.08.059
  6. Hasan A., McCormack S.J., Huang M.J., Sarwar J., Norton B. Increased Photovoltaic Performance Through Temperature Regulation by Phase Change Materials: Materials Comparison in Different Climates. Solar Energy. 2015;115:264–276. https://doi.org/10.1016/j.solener.2015.02.003
  7. Tan L., Date A., Fernandes G., Singh B., Ganguly S. Efficiency Gains of Photovoltaic System Using Latent Heat Thermal Energy Storage. Energy Procedia. 2017;110:83–88. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.03.110
  8. Kouravand A., Kasaeian A., Pourfayaz F., Rad M.A.V. Evaluation of a Nanofluid-Based Concentrating Photovoltaic Thermal System Integrated with Finned PCM Heatsink: An Experimental Study. Renewable Energy. 2022;201(1):1010–1025. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.11.025
  9. Yagci O.K., Avci M., Aydin O., Markal B. An Experimental Study on the Performance of PCM-Based Heat Sink with Air for Thermal Regulation of PVs. Solar Energy. 2024;278:112800. https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.112800
  10. Hasan D.J., Farhan A. Enhancing the Efficiency of Photovoltaic Panel Using Open-Cell Copper Metal Foam Fins. International Journal of Renewable Energy Research. 2019;9(4):1849–1855. Available at: https://www.researchgate.net/publication/338388161_Enhancing_the_Efficiency _of_Photovoltaic_Panel_Using_Open-Cell_Copper_Metal_Foam_Fins (accessed 01.06.2025).
  11. Mutar W.M., Alaiwi Y. Experimental Investigation of Thermal Performance of Single Pass Solar Collector Using High Porosity Metal Foams. Case Studies in Thermal Engineering. 2023;45:102879. https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.102879
  12. Abbasov H.F. The Effective Thermal Conductivity of Composite Phase Change Materials with Open-Cellular Metal Foams. Int J Thermophys. 2020;41:164. https://doi.org/10.1007/s10765-020-02747-z
  13. Madgule M., Sreenivasa C.G., Borgaonkar A.V. Aluminum Metal Foam Production Methods, Properties and Applications-a Review. Materialstoday: Proceedings. 2023;77(3):673–679. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.287
  14. Amori K.E., Al-Najjar H.M.T. Analysis of Thermal and Electrical Performance of a Hybrid (PV/T) Air Based Solar Collector for Iraq. Applied Energy. 2012;98:384–395. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.03.061
  15. Wang.G, Zhao K., Shi J., Chen W., Zhang H., Yang X., et al. An Iterative Approach for Modelling Photovoltaic Modules without Implicit Equations. Applied Energy. 2017;202:189–198. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.05.149
  16. Joshi A.S., Tiwari A., Tiwari G.N., Dincer I., Reddy B.V. Performance Evaluation of a Hybrid Photovoltaic Thermal (PV/T) (Glass-to-Glass) System. International Journal of Thermal Sciences. 2009;48(1):154–164. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2008.05.001
  17. Elmnifi M., Mansur A.N., Hassan A.K., Abdullah A.R., Ayed S.K., Majdi H.S., et al. Experimental and Simulation Study for Improving the Solar Cell Efficiency by Using Aluminum Heat Sinks. Proceedings on Engineering Sciences. 2024;6(1):161–170. https://doi.org/10.24874/PES06.01.018
  18. Ayed S.K., Elmnifi M., Moria H., Habeeb L. Economic and Technical Feasibility Analysis of Hybrid Renewable Energy (PV/Wind) Grid-Connected in Libya for Different Locations. International Journal of Mechanical Engineering. 2022;7(1):930–943. Available at: https://clck.ru/3P9Jf7 (accessed 01.06.2025).

 

 

Лицензия Creative Commons
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Подробности
Просмотров: 10